Programme de colle S1 : lundi 16 - vend 20 septembre

Meca point et solide : chap.1 (Cours et exos) + chap. 2 et 3 (Cours uniquement) + annexe syst coordonnées

- le programme de PC est copié à la fin des polys de cours
- ne pas hésiter à poser en colle des exos traités en cours et en TD
- vitesse et accélération d'entraînement : avec point coïncident conformément au programme (je demande aux étudiants de connaître la force centrifuge et la force de Coriolis par coeur quand même)
- attention : Th Koenig ne sont pas au programme, ni le réf barycentrique
- marées (en analyse de doc), pas encore traitées
- vérifier que étudiants maîtrisent les systèmes de coordonnées : dessin, distinction composante/coordonnée, expression déplacement élémentaire, surface élémentaire et volume élémentaire

Révisions de méca PCSI

- toute la sup, SAUF particules chargées (forceLorentz) et notion d'énergie potentielle effective

Programme de colle S22 : lundi 01 - vend 05 avril (le dernier !)

Cours LASER (Cours et exos)

- cf. le programme à la fin du poly pour connaître les attendus
- demander à un étudiant de traiter l'effet des lentilles sur le faisceau gaussien (avec énoncé, idem le cours)

MecaQ chap.3 : Effet Tunnel (Cours et exos)

- qq idées qualitatives importantes à retenir (encadrés du cours) : tester les étudiants sur leur capacité à les réciter

MecaQ chap. 1et 2 : Fonction d'onde - Puits de potentiel (Cours et exos)

Ondes chap.1 à 5 (Cours et exos)

 

NB : le programme de PC est terminé, dernière colle avant les écrits.
Colles d'entraînement aux oraux à partir de fin mai environ

 

Programme de colle S21 : lundi 24 - vend 28 mars

MecaQ chap.1 : Fonction d'onde (Cours)

- vérifier que les encadrés du cours sont connus, interprétations physiques fonction d'onde
- Schrödinger n'est pas à connaître par coeur

MecaQ chap. 2 : Puits de potentiel (Cours)

- Puits de potentiel infini seulement (le cas fini n'a pas encore été traité, pas au pgm de colle)
- Demander à un étudiant de retrouver les niveaux d'énergie, avec énoncé

Ondes chap.5 : Réflexion et transmission à interface (Cours et exos)

- à demander à un étudiant (énoncé détaillé) : interface vide-plasma OU vide-métal (BF et visible)

Ondes chap.1 à 5 (Cours et exos)

Programme de colle S20 : lundi 17 - vend 21 mars

Ondes chap.5 : Réflexion et transmission à interface (Cours)

- Seule la partie 1 a été traitée
- à demander à un étudiant : ondes sonores dans fluide, incidence normale sur dioptre acoustique

Ondes chap.1 à 4 (Cours et exercice)

- insister sur situations où équation d'onde n'est pas d'Alembert
- pas prioritaire d'établir les équations de couplage et l'équation d'onde : les donner et en tirer les conséquences physiques. L'établissement des ces équations peut être rejeté en fin d'exo
- dispersion, absorption, vitesse phase et groupe, interprétation physique, raisonnements énergétiques associés
- ondes évanescentes (stationnaires atténuées), ondes progressives atténuées
- NB : la distinction atténuation / absorption ne semble pas être au pgm (j'en ai parlé)
- cas du cours : plasma, conducteur à BF (<<1e14) effet de peau (peuvent être redonnés bien-sûr)
- attention : en PC le modèle du conducteur parfait n'est pas au pgm

Thermodynamique complément : Corps noir (Cours et exos)

- Notion de densité spectrale d'énergie (volumique) : doit pouvoir être définie clairement
- Loi de Wien et Loi de Stefan doivent être données. Les étudiants doivent pouvoir expliciter leur signification et les utiliser (attention : rien d'autre n'est au programme concernant le corps noir)
- NB : passer de la loi de Wien en longueur d'onde à la loi de Wien en fréquence n'est pas trivial (n'a pas été vu en cours, j'ai juste expliqué qu'on ne pouvait pas utiliser la relation de dispersion d'une OPPH dans le vide)
- Utiliser ces lois pour comprendre l'effet de serre (avec énoncé)
- pas d'exos, mais les raisonnements du cours suffisent à aborder des exos
- NB : attention, dans mon cours je fais bien la distinction entre le rayonnement d'EQ thermique et radiatif (situation "cavité" avec éventuellement un petit trou) et rayonnement du corps noir, même si les caractéristiques des rayonnements sont identiques (i.e. pour moi la cavité avec un petit trou n'est pas un corps noir, contrairement à ce qu'on peut lire dans de nombreux ouvrages)

Programme de colle S19 : lundi 11 - vend 15 mars

Thermodynamique complément : Corps noir (Cours et exos)

- Notion de densité spectrale d'énergie (volumique) : doit pouvoir être définie clairement
- Loi de Wien et Loi de Stefan doivent être données. Les étudiants doivent pouvoir expliciter leur signification et les utiliser (attention : rien d'autre n'est au programme concernant le corps noir)
- NB : passer de la loi de Wien en longueur d'onde à la loi de Wien en fréquence n'est pas trivial (n'a pas été vu en cours, j'ai juste expliqué qu'on ne pouvait pas utiliser la relation de dispersion d'une OPPH dans le vide)
- Utiliser ces lois pour comprendre l'effet de serre (avec énoncé)
- pas d'exos, mais les raisonnements du cours suffisent à aborder des exos
- NB : attention, dans mon cours je fais bien la distinction entre le rayonnement d'EQ thermique et radiatif (situation "cavité" avec éventuellement un petit trou) et rayonnement du corps noir, même si les caractéristiques des rayonnements sont identiques (i.e. pour moi la cavité avec un petit trou n'est pas un corps noir, contrairement à ce qu'on peut lire dans de nombreux ouvrages)

Ondes chap.3 : OEM dans le vide (Cours)

Demander à au moins un étudiant :
- démo structure OEM dans vide (trièdre, rapport des normes et relation dispersion)
- aspects énergétiques OPPH pour aboutir à relation Poynting et uem : interprétation physique + relier une valeur numérique de puissance surfacique à l'amplitude du champ E + la relier à un débit de photons

Révision d'un programme de colle précédent :
- analyse d'une lumière totalement polarisée :
  - capacités d'ordre expérimentales, pas d'exigences sur le formalisme math associé
  - connaître les 3 types de polarisation : rect, elliptique, circ (+ lumière naturelle)
  - effet d'un polariseur (+ utilisation en analyseur)
  - lame 1/2 onde pour modifier orientation pola rectiligne
  - lame 1/4 onde pour passer de rect à circ et inversement (config à 45°)

Ondes chap.2 : ondes sonores dans fluides (Cours et exos)

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Cours et exos)

- exos : attention, rien n'a encore été fait sur réflexion-transmission, ou sur impédance. Pourquoi pas en exo, mais partir du principe que les étudiants sont vierges sur ce sujet pour le moment

Programme de colle S18 : lundi 04 - vend 08 mars

Ondes chap.2 : ondes sonores dans fluides (Cours et exos)

- demander à un étudiants doit tomber sur démo d'Alembert 1D, après avoir linéarisé les 3 équations. Doit pouvoir être fait sans énoncé
- NB1 : pour linéariser la déf du coeff de compressibilité (déf à partir de V ou rho, peu importe), je demande aux étudiants de faire Taylor-Young sur rho(P) (S est constante) autour de la situation d'équilibre (P0,S0). De nombreuses versions (livres, cours) me semblent physiquement et mathématiquement très contestables sur ce calcul
- NB2 : la démo "en lagrangien", à partir du mouvement d'une particule de fluide, sera traité en exo et DM
- Ecriture cpx OPPH
- notion impédance vue uniquement pour OPPH en cpx (pas pour OPP seules)
- Tuyaux sonores pas vraiment au programme, mais tombent régulièrement.. donc au programme

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Cours et exos)

- demander à un étudiant démo ondes sonores dans solide (modèle continu tout de suite, pas de passage micro->macro et d'approximation continue "en cours de route")
- d'Alembert par coeur (1D seulement pour l'instant, pas laplacien), expression célérité par coeur
- savoir que phénomène décrit est forcément réversible
- savoir que célérité ondes varie comme raideur/inertie
- demander à un étudiant de retrouver ordre de grandeur du module d'Young à partir du modèle microscopique des chaînes d'atomes liés par des ressorts, l'ordre de grandeur des interactions atomiques étant connu
- Corde libre et fixées à ses deux extrémités : savoir retrouver les modes par une méthode graphique, mais aussi par calcul purement mathématique
- Corde de Melde : par le calcul, interprétation : existence d'un phénomène de résonance quand la fréquence d'excitation est une fréquence propre
- exos : attention, rien n'a encore été fait sur réflexion-transmission. Pourquoi pas en exo, mais partir du principe que les étudiants sont vierges sur ce sujet pour le moment

Programme de colle S17 : lundi 11 - vend 15 janv.

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Cours et exos très guidés)

- le TD sera traité mercredi (câble coaxial essentiellement), pas d'exos faits, donc bcp guidés si exo onde
- demander à un étudiant la démo de d'Alembert sur la corde vibrante
- NB : je fais ici le choix de ne pas faire apparaître les équations de couplage, je n'introduit donc pas la "projection verticale de la tension du brin de droite sur la brin de gauche" : sera fait en TD
- demander à un étudiant démo ondes sonores dans solide (modèle continu tout de suite, pas de passage micro->macro et d'approximation continue "en cours de route")
- d'Alembert par coeur (1D seulement pour l'instant, pas laplacien), expression célérité par coeur
- savoir que phénomène décrit est forcément réversible
- savoir que célérité ondes varie comme raideur/inertie
- demander à un étudiant de retrouver ordre de grandeur du module d'Young à partir du modèle microscopique des chaînes d'atomes liés par des ressorts, l'ordre de grandeur des interactions atomiques étant connu
- Corde libre et fixées à ses deux extrémités : savoir retrouver les modes par une méthode graphique, mais aussi par calcul purement mathématique
- Corde de Melde : par le calcul, interprétation : existence d'un phénomène de résonance quand la fréquence d'excitation est une fréquence propre

Optique ondul chap.5 : Diffraction de Fourier (Cours et exos)

- uniquement situation Fraunhofer et OPPH
- uniquement objets 1D, mais objets 2D possibles (mais pas de "mélange" horizontal / vertical")
- en gros, calculs uniquement dans le cas de la mire sinus, et généralisation dans le cas d'autres objets diffractants (donner l'allure des spectres spatiaux - si nécessaire - dans ces autres cas, aucune TFourier à connaître)
- vérifier que écriture math OPPH est ok, notion de vecteur d'onde
- pas d'objets de phase, ou alors de manière qualitative (lors d'un filtrage par exemple)
- Important, essentiel :
  -- bien savoir relier un angle diffraction à une fréquence spatiale de l'objet
  -- dans le plan de Fourier, bien savoir relier une position à une fréquence spatiale
  -- éclairement dans plan Fourier lié au module au carré des coeff de la décompo Fourier cpx du coeff transmission de l'objet diffractant
  -- ne pas confondre les trois périodicités de ce chapitre : temporelle et spatiale d'une OPPH, et spatiale pour l'objet
- comprendre le rôle de chaque élément d'un montage de filtrage spatial (ne pas trop insister sur la formation de l'objet ponctuel en lumière blanche)
- NB : je n'ai travaillé qu'avec de la lumière blanche, pas avec un laser. Si laser, expliquer que équivalent à une source à l'infini, et faisceau à considérer ici comme une OPPH

Optique ondul chap.4 : Michelson (Cours et exos)

- en complément, pas le coeur de la colle

Programme de colle S16 : lundi 04 - vend 08 fév.

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Cours uniquement)

- demander à un étudiant démo éq d'Alembert dans cas corde vibrante : calcul doit pouvoir être fait sans énoncé
- NB : je fais ici le choix de ne pas faire apparaître les équations de couplage, je n'introduit donc pas la "projection verticale de la tension du brin de droite sur la brin de gauche" : sera fait en TD
- nous n'avons pas eu le temps de discuter physiquement de la réversibilité associée à d'Alembert, ni de discuter de l'expression de la célérité

Optique ondul chap.5 : Diffraction de Fourier (Cours et exos)

- programme PC à la fin du poly (uniquement situation Fraunhofer et OPPH)
- uniquement objets 1D, mais objets 2D possibles (mais pas de "mélange" horizontal / vertical")
- en gros, calculs uniquement dans le cas de la mire sinus, et généralisation dans le cas d'autres objets diffractants (donner l'allure des spectres spatiaux - si nécessaire - dans ces autres cas, aucune TFourier à connaître)
- vérifier que écriture math OPPH est ok, notion de vecteur d'onde
- pas d'objets de phase, ou alors de manière qualitative (lors d'un filtrage par exemple)
- Important, essentiel :
  -- bien savoir relier un angle diffraction à une fréquence spatiale de l'objet
  -- dans le plan de Fourier, bien savoir relier une position à une fréquence spatiale
  -- éclairement dans plan Fourier lié au module au carré des coeff de la décompo Fourier cpx du coeff transmission de l'objet diffractant
  -- ne pas confondre les trois périodicités de ce chapitre : temporelle et spatiale d'une OPPH, et spatiale pour l'objet diffractant
- comprendre le rôle de chaque élément d'un montage de filtrage spatial (ne pas trop insister sur la formation de l'objet ponctuel en lumière blanche)

Optique ondul chap.4 : Michelson (Cours et exos)

- lame d'air et coin d'air
- attention en coin d'air :
  -- pas de démo de la zone de localisation des franges en source étendue ("autour du coin")
  -- démo ddm en disant que localement assimilable à une lame d'air (d'épaisseur variable)
- spectrométrie de Fourier (cas du doublet traité)
- spectre cannelé en lumière blanche

Programme de colle S15 : lundi 28 janv - vend 01 fév

Optique ondul chap.4 : Michelson lame d'air (Cours et exos)

- lame d'air et coin d'air
- attention en coin d'air :
  -- pas de démo de la zone de localisation des franges en source étendue ("autour du coin")
  -- démo ddm en disant que localement assimilable à une lame d'air (d'épaisseur variable)
- spectrométrie de Fourier : pas encore traité, le sera en TD et DM cette semaine (à guider si exo)
- spectre cannelé en lumière blanche
- vérifier que le protocole expérimental de formation du faisceau incident est maîtrisé
- Point de vue perso, utilisé en cours : sur le schéma "réel" de l'interféromètre, les RL doivent être dessinés colinéaires aux axes des bras. Les angles entre RL et normales aux miroirs (pour calcul ddm) ne doivent être dessinés que sur les schémas équivalents
- deux types de schémas équivalents :
    -- celui avec une source primaire et les deux miroirs en lame d'air
    -- celui avec deux sources secondaires cohérentes, les miroirs n'apparaissent plus
- calcul p(M) dans plan focal lentille CV de projection
- allure figure interférence, Attention : ordre décroît quand on s'écarte du centre de l'écran, rayon des anneaux, faire rentrer les anneaux pour tendre vers le contact optique
- blanc d'ordre supérieur en lumière blanche, teinte de Newton quand très proche contact optique

Optique ondul chap.3 : Trous Young, élargissement spatial et spectral de la source (Cours et exos)

- la généralisation au cas des fentes est issue de l'observation expérimentale, aucun élément théorique exigible à ce sujet (pas d'onde plane, u.S1S2 etc.)
- démo expression ordre p(M) trous Young, dans conditions Fraunhofer ou pas, puis allure éclairement sur écran (numérotation des franges). Effet de l'introduction d'une lame de verre
- effet déplacement spatial de la source (calcul), en déduire dépendance éclairement avec distance entre deux sources dans cas doublet, puis démo qualitative du critère de brouillage des franges pour source étendue. Ce critère sur Δp (à définir précisément) doit pouvoir être énoncé aussi par coeur
- cas du doublet (proche), justification qualitative (ou quantitative) des battements spatiaux de l'éclairement. Enoncer, par analogie avec le cas de l'extension spatiale, le critère sur Δp (à définir précisément, pas idem que cas spatial !) traduisant brouillage des franges dans le cas d'une raie de faible largeur
- cas lumière blanche : prédire nombre de franges visibles (environ 2 de chaque côté de la frange achromatique), notion de spectre cannelé, en un point de l'écran dénombrement cannelures et valeurs des longueur d'ondes éteintes
- réseau plan : expression ddm, montage expérimental (conditions Fraunhofer), minimum de déviation

Programme de colle S14 : lundi 21 - vend 25 janv

Optique ondul chap.3 : Trous Young, élargissement spatial et spectral de la source (Cours et exos)

- jusqu'au 3.1 inclus, le reste du cours est hors programme de colle
- le TD sera traité mercredi, donc exos bien guidés
- la généralisation au cas des fentes est issue de l'observation expérimentale, aucun élément théorique exigible à ce sujet (pas d'onde plane, u.S1S2 etc.)
- demander à chaque membre du trinôme un des items suivants :
   -- démo expression ordre p(M) trous Young, dans conditions Fraunhofer ou pas, puis allure éclairement sur écran (numérotation des franges). Effet de l'introduction d'une lame de verre
   -- effet déplacement spatial de la source (calcul), en déduire dépendance éclairement avec distance entre deux sources dans cas doublet, puis démo qualitative du critère de brouillage des franges pour source étendue. Ce critère sur Δp (à définir précisément) doit pouvoir être énoncé aussi par coeur
   -- cas du doublet (proche), justification qualitative (ou quantitative) des battements spatiaux de l'éclairement. Enoncer, par analogie avec le cas de l'extension spatiale, le critère sur Δp (à définir précisément, pas idem que cas spatial !) traduisant brouillage des franges dans le cas d'une raie de faible largeur

Optique ondul chap.2 : Superposition d'ondes (Cours)

- demander à au moins un étudiant de refaire la démo mettant en évidence les différentes conditions nécessaires à la réalisation d'interférences (avec énoncé)
- ils doivent aussi pouvoir les énoncer par coeur
- attention aux pb de vocabulaire : DeltaPhi = "différence de retard de phase" ? "déphasage" ? au point M ou à l'émission ?
Pour deux ondes :
- ddm, ordre d'interférences
- Savoir établir la formule de Fresnel avec les complexes, après que la cohérence des deux sources (secondaires nécessairement) a été affirmée
- critère milieu frange brillante, milieu frange sombre
Pour N ondes avec ddm en progression arithmétique :
- demander à au moins un étudiant de déterminer le critère frange brillante, ainsi que la largeur de la frange avec diagramme de Fresnel (calcul math a été fait, mais n'est pas explicitement au programme de PC)
- NB : bien que les réseaux soient évoqués pour donner un exemple concret, le calcul de la ddm n'a pas encore été mené

Optique ondul chap.1 : Modèle scalaire (Cours et exos)

- écriture math d'une onde monochromatique (ne pas porter son attention sur l'amplitude, uniquement sur la phase), vocabulaire "retard de phase"
- interroger au moins un étudiant sur la notion de train d'onde : sinus limité dans le temps, retard de phase à l'émission est aléatoirement distribué, pas de corrélation avec le train suivant. Lien en odg avec largeur pic en fréquence
- Déf éclairement, pourquoi un carré ? pourquoi une moyenne (se contenter d'une comparaison entre temps caractéristique, notion filtrage passe-bas) ?
- cohérence spatiale n'est pas au programme, il s'agit juste de savoir que deux points d'une source émettent des trains d'onde dont les retards de phase n'ont aucun lien entre eux
- Définition chemin optique à partir de la durée propagation (c'est son intérêt fondamental, l'expression fonction de indice et distance a été dém ensuite)
- expression chemin optique en fonction distance parcourue dans milieu homogène
- expression donnant l'évolution du retard de phase au cours de la propagation en fonction du chemin optique (par coeur, ne pas insister sur démo)
- Th. Malus (admis) à énoncer en précisant bien qu'il ne faut pas de diffraction "en route"